史麗娟 ，白文斌 ，曹昌林 ，高 鵬

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高粱研究所，山西晉中030600；2.高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600）

高粱是世界五大谷類(lèi)作物之一，具有光合性能高、抗逆性強(qiáng)和適應(yīng)性廣的特性[1]。它不僅是重要的糧飼兼用的作物，也是谷類(lèi)作物中最具加工開(kāi)發(fā)潛能的作物之一[2]，主要用于飼料、釀造及其他工業(yè)的原料[3-4]。山西省是傳統(tǒng)釀造業(yè)大省，90%以上的高粱用于釀酒、釀醋等釀造行業(yè)[5]。高粱的品質(zhì)提升和穩(wěn)定供應(yīng)是保證山西省傳統(tǒng)釀造業(yè)持續(xù)、快速發(fā)展的基礎(chǔ)。

硒是人體必需的微量元素之一，人類(lèi)40 余種疾病的高發(fā)病率與人體低硒狀態(tài)密切相關(guān)[6]。在我國(guó)，從東北到西南構(gòu)成了一條廣泛的“貧硒地帶”[7]，土壤缺硒使得糧食作物中硒含量水平偏低，最終導(dǎo)致人體硒攝入不足，補(bǔ)硒成為亟待解決的問(wèn)題。通過(guò)施用硒肥提高植物硒含量已經(jīng)成為食物鏈供應(yīng)硒的有效方法[8]。然而，硒是一種很特殊的微量元素，其對(duì)植物有益和有害的范圍較窄，適量或較低水平的硒有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、增強(qiáng)抗性、提高產(chǎn)量以及改善品質(zhì)等作用[9]。目前，有關(guān)高粱對(duì)硒的響應(yīng)鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)通過(guò)葉面噴施的方式，研究不同生育時(shí)期不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱光合作用、產(chǎn)量及籽粒硒含量的影響，以期為富硒高粱的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試高粱品種為晉糯3 號(hào)，由山西冠豐高粱科技有限公司提供。硒源為亞硒酸鈉（純度＞97.0%），由天津市福晨化學(xué)試劑廠(chǎng)生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2017 年5—10 月在山西省晉中市榆次區(qū)修文鎮(zhèn)高粱試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)土壤為棕壤土，0～20 cm 耕層土有機(jī)質(zhì)含量為11.3 g/kg，全氮含量為0.88 g/kg，速效氮含量為49.29 mg/kg，速效磷含量為 19.15 mg/kg，速效鉀含量為 129.5 mg/kg，pH 值7.1，土壤基礎(chǔ)硒含量為0.165 mg/kg。

試驗(yàn)設(shè) 5 個(gè)亞硒酸鈉劑量，即 40（T1）、80（T2）、120（T3）、160 mg/kg（T4）及清水（對(duì)照，T0）。采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次，共15 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為10 m2。于高粱苗期、拔節(jié)期和挑旗期，將各劑量的亞硒酸鈉溶液均勻噴于高粱葉部的正反兩面，對(duì)照組噴施等量的清水。播種密度為12 萬(wàn)株/hm2。試驗(yàn)地施用氮、磷、鉀三元復(fù)合肥（N 15%，P2O515%，K2O 15%）750 kg/hm2作底肥。于 2017 年 5 月 1 日播種，10 月1 日收獲。田間管理進(jìn)行中耕1 次，除草2 次，拔節(jié)期灌溉1 次。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 SPAD 值的測(cè)定 在高粱苗期、拔節(jié)期和挑旗期噴硒15 d 后，利用SPAD-502 葉綠素測(cè)定儀測(cè)定高粱倒二葉SPAD 值。每處理測(cè)定3 株，取均值作為各處理的SPAD 值。

1.3.2 光合作用的測(cè)定 在高粱苗期、拔節(jié)期和挑旗期噴硒 15 d 后，于晴天 9：00—11：00 采用LCpro-SD 便攜式光合儀，測(cè)定高粱倒二葉的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度。

1.3.3 產(chǎn)量的測(cè)定 高粱成熟后，按小區(qū)全部收獲，風(fēng)干后，脫粒，稱(chēng)質(zhì)量計(jì)產(chǎn)。

1.3.4 籽粒硒含量的測(cè)定 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取300 g高粱籽粒，于干燥箱中烘至恒質(zhì)量，用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎過(guò)0.147 mm 篩，封口袋儲(chǔ)存，以備測(cè)定。硒含量的測(cè)定采用原子熒光法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013 和SPSS 13.0 軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面施硒對(duì)高粱SPAD 值的影響

由圖1 可知，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）葉綠素的相對(duì)含量SPAD 值隨亞硒酸鈉劑量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，T2 處理達(dá)到峰值。T2 處理時(shí)，苗期SPAD 值最高為45.90，比對(duì)照提高2.50%，差異不顯著；拔節(jié)期SPAD 值最高為48.90，比對(duì)照提高2.90%，差異不顯著；挑旗期SPAD 值最高為58.30，比對(duì)照提高4.70%，差異不顯著。當(dāng)噴硒劑量為T(mén)3、T4 處理時(shí)，SPAD 值均有下降趨勢(shì)。說(shuō)明葉面噴施低劑量的亞硒酸鈉對(duì)高粱葉片葉綠素含量有一定促進(jìn)作用。

2.2 葉面施硒對(duì)高粱光合作用的影響

從圖2 可以看出，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）凈光合速率隨亞硒酸鈉劑量的增大變化趨勢(shì)不明顯，與對(duì)照相比，差異不顯著。說(shuō)明葉面噴施亞硒酸鈉對(duì)高粱凈光合速率的影響微弱。

由圖3 可知，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）氣孔導(dǎo)度隨亞硒酸鈉劑量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)。與對(duì)照相比，3 個(gè)噴硒時(shí)期，高粱葉片氣孔導(dǎo)度均在T2 處理時(shí)達(dá)最高值，分別為0.133、0.196、0.233 mol/（m2·s），較對(duì)照分別提高2.30%、4.80%、5.90%，差異不顯著；當(dāng)噴硒劑量大于T2 處理時(shí)，氣孔導(dǎo)度呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉對(duì)高粱葉片氣孔導(dǎo)度有一定的提高作用。

由圖4 可知，葉面噴施亞硒酸鈉后，高粱葉片（倒二葉）胞間CO2濃度隨亞硒酸鈉劑量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢(shì)。在T2 處理下，苗期、拔節(jié)期、挑旗期高粱葉片胞間CO2濃度值均為最低，分別為 33.00、40.67、41.00 μL/L，較對(duì)照分別降低3.87%、3.92%和2.38%，差異不顯著。說(shuō)明葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉對(duì)高粱光合機(jī)構(gòu)利用CO2的能力有一定的增強(qiáng)作用。

2.3 葉面施硒對(duì)高粱產(chǎn)量的影響

從圖5 可以看出，高粱產(chǎn)量隨著葉面噴硒劑量的增大呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)。苗期、拔節(jié)期、挑旗期高粱的產(chǎn)量均在T2 處理下最大，分別為8 391.40、8 398.10、8 469.00 kg/hm2，比對(duì)照分別提高1.75%、1.84%和2.00%，差異均不顯著。表明葉面噴施亞硒酸鈉對(duì)高粱的產(chǎn)量有一定的增益作用，但影響幅度較小。

2.4 葉面施硒對(duì)高粱籽粒硒含量的影響

由表1 可知，葉面噴施亞硒酸鈉能夠有效提高高粱籽粒硒含量，且隨著噴硒劑量的增大籽粒硒含量呈逐漸上升趨勢(shì)。從噴硒時(shí)期來(lái)看，挑旗期葉面噴施亞硒酸鈉高粱籽粒的富硒效果最好。

表1 不同時(shí)期不同劑量亞硒酸鈉對(duì)高粱籽粒硒含量的影響 mg/kg

從葉面噴施亞硒酸鈉劑量看，在國(guó)家糧食作物富硒標(biāo)準(zhǔn)的限量值（≤0.3 mg/kg）范圍內(nèi)，苗期以T4處理效果最好，籽粒硒含量為0.255 mg/kg，比對(duì)照提高58.39%，差異極顯著；拔節(jié)期以T2 處理效果最好，籽粒硒含量為0.254 mg/kg，比對(duì)照提高56.79%，差異極顯著；挑旗期以T2 處理效果最好，高粱籽粒硒含量為0.297 mg/kg，比對(duì)照提高84.47%，差異極顯著；除苗期外，葉面噴硒劑量大于T2 處理，高粱籽粒硒含量超標(biāo)（≥0.3 mg/kg），會(huì)導(dǎo)致人體中毒。因此，在谷物富硒限定范圍內(nèi)，高粱在挑旗期葉面噴施80 mg/kg 的亞硒酸鈉籽粒富集硒的效果最好。

3 討論

3.1 葉面施硒對(duì)高粱葉綠素含量和光合作用的影響

葉綠素含量、光合效率的高低與作物的產(chǎn)量是密切相關(guān)的。因此，常以葉綠素含量和光合作用的變化來(lái)衡量各處理對(duì)作物的影響效果。呂海祥等[11]研究認(rèn)為，1～3 mg/kg 施硒量能夠顯著提高羅布麻葉片葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及其光合作用。夏永香等[12]研究表明，葉面噴施10 mg/L 亞硒酸鈉溶液2 次，能夠顯著提高大蒜葉片葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素和葉綠素a＋b 含量，比對(duì)照分別提高35.36%、33.27%、31.24%和34.88%；能夠顯著提高大蒜凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，與對(duì)照相比分別提高88.02%、72.30%和92.35%。王淑珍等[13]研究認(rèn)為，葉面噴施 500、1 000 mg/L 亞硒酸鈉溶液，均可明顯提高大蒜葉片氣孔導(dǎo)度，明顯增加大蒜葉片光合速率，明顯降低大蒜葉片胞間CO2濃度。本研究中，在高粱葉面噴施80 mg/kg 的亞硒酸鈉，高粱葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度和凈光合速率均有一定程度的提高，而葉片胞間CO2濃度有所下降。葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉能夠在一定程度上提高高粱葉綠素含量，可能是由于適宜劑量的亞硒酸鈉有促進(jìn)植物對(duì)參與葉綠素生物合成的礦質(zhì)元素（Fe、Mn、Cu、Zn）等的吸收，進(jìn)而提高了葉綠素的合成。葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉，提高了高粱葉片氣孔導(dǎo)度，降低了胞間CO2濃度，表明適宜劑量的亞硒酸鈉能夠有效調(diào)節(jié)高粱葉片氣孔的正常開(kāi)閉，加強(qiáng)葉片CO2的交換，從而增強(qiáng)高粱光合機(jī)構(gòu)利用CO2的能力，最終增強(qiáng)高粱光合作用。

3.2 葉面施硒對(duì)高粱產(chǎn)量的影響

前人關(guān)于硒對(duì)作物產(chǎn)量影響的研究報(bào)道有所差異。陳雪等[14]研究認(rèn)為，葉面噴施和基施亞硒酸鈉后，水稻的生物量和產(chǎn)量與對(duì)照相比均無(wú)顯著性差異。張新軍等[15]研究表明，葉面噴施含硒量為0.02%的硒肥后，裸燕麥的單株經(jīng)濟(jì)性狀、生物產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成與對(duì)照相比均無(wú)顯著性差異。宋麗芳等[16]研究認(rèn)為，葉面噴施2.50、5.00 mg/L的亞硒酸鈉能夠顯著提高苦蕎的籽粒產(chǎn)量，較對(duì)照分別提高10.15%和13.49%。黃麗美等[17]研究認(rèn)為，與不施硒肥相比，葉面噴施30 g/hm2的硒肥時(shí)，玉米產(chǎn)量可提高4.14%。衛(wèi)玲等[18]研究表明，增施硒肥可顯著增加黑大豆產(chǎn)量，農(nóng)藝性狀變化規(guī)律不明顯。吳季蓉等[19]研究表明，葉面噴施33.92 g/hm2的亞硒酸鈉能夠明顯促進(jìn)谷子植株的株高、葉面積和穗長(zhǎng)的生長(zhǎng)，葉面噴施67.84 g/hm2的亞硒酸鈉能夠顯著提高谷子千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，不同時(shí)期葉面噴施不同劑量的亞硒酸鈉對(duì)高粱產(chǎn)量有一定的增產(chǎn)作用，但與對(duì)照相比增產(chǎn)效果不顯著。這與陳雪等[14]、張新軍等[15]的結(jié)果相一致，但與宋麗芳等[16]、黃麗美等[17]的研究結(jié)果不同。究其原因可能與土壤理化性質(zhì)、硒肥的施用方式及作物的類(lèi)別等不同有關(guān)。

3.3 葉面施硒對(duì)高粱籽粒硒含量的影響

施用外源硒能夠有效提高作物硒含量。郭天宇等[20]研究認(rèn)為，水稻齊穗期葉面噴施2.5 g/hm2的亞硒酸鈉或2.5 g/hm2螯合硒肥，均可顯著提高水稻糙米硒含量，硒含量分別達(dá)0.142、0.236 mg/kg。穆婷婷等[21-22]研究表明，不同生育期葉面噴施亞硒酸鈉，谷子籽粒含硒量均有提高，硒含量增加趨勢(shì)為灌漿期＞抽穗期＞苗期＞對(duì)照（CK），灌漿期噴硒處理谷子籽粒硒含量平均增加0.250 mg/kg，是對(duì)照的8.0～9.9 倍。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，葉面噴施亞硒酸鈉能夠有效提高高粱籽粒硒含量，且隨著噴硒劑量的增大籽粒硒含量逐漸增加，挑旗期高粱籽粒富硒效果最好，噴硒劑量以80 mg/kg 最適宜。在生產(chǎn)中，由于籽粒硒含量不易控制且不同品種對(duì)硒的吸收、轉(zhuǎn)化和積累有很大差異，應(yīng)根據(jù)品種富硒能力的差異，調(diào)整硒肥的施用劑量，來(lái)滿(mǎn)足人體安全攝入硒的需求。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，葉面噴施適宜劑量的亞硒酸鈉對(duì)高粱葉綠素含量、光合作用和產(chǎn)量有一定的促進(jìn)作用，但增效不顯著。適宜劑量的亞硒酸鈉能夠有效提高高粱籽粒硒含量，以挑旗期80 mg/kg 的葉面噴硒劑量高粱籽粒的富硒效果最佳。